Спосіб одержання карбамідоформальдегідної смоли

1. Спосіб одержання карбамідоформальдегідної смоли, що включає конденсацію карбаміду з формальдегідом у середовищі зі змінною кислотністю при нагріванні до температури 98 °С, вакуумсушіння, охолодження, доконденсацію з додатковою кількістю карбаміду, який відрізняється тим, C2 2 (13) 1 3 67299 4 [3], при якому одержана смола володіє високими Поставлена задача вирішується також тим, що фізико-хімічними характеристиками. Але процес її у якості багатоатомного спирту використовують синтезу має велику тривалість циклу і обмежену гліцерин або етиленгліколь тощо, взятого у кількожиттєздатність смоли. сті 1,3-2,3мас.ч. на 100мас. ч. першої порції карНайбільш близьким до запропонованого винабаміду. ходу є спосіб одержання карбамідоформальдегідПоставлена задача вирішується також тим, що ної смоли, що включає конденсацію карбаміду з у якості гідроксилвмісного олігомеру використовуформальдегідом у середовищі з змінною кислотніють триетилентетрамінметилфенол (ТЕТАМФ), стю при нагріванні до температури 98°С у присутвзятого у кількості 6-8мас. ч. на 100мас. ч. першої ності модифікуючої добавки, вакуум-сушіння, охопорції карбаміду. лодження, доконденсацію з додатковою кількістю Поставлена задача вирішується також тим, що карбаміду [4]. у якості 1-5%-ного водного розчину гідроксилвмісУ якості модифікуючої добавки використовуного полімеру використовують совиол або сульють діоксидифенилпропан, який вводять у кількосфацел або карбоксиметильований крохмаль (КМК) ті 3% від маси формальдегіду при температурі або гідроксипропілцелюлозу (ГПЦ), взятого у кіль70°С. Кінцевий продукт - смолу одержують при кості 0,25-3,0мас. ч. першої порції карбаміду. низькому молярному співвідношенні карбаміду до Запропонований спосіб забезпечує значне формальдегіду 1:1,0-1,2. зниження вільного формальдегіду за рахунок виДосвід застосування смол з таким молярним користання реакційної здатності модифікуючих співвідношенням карбаміду до формальдегіду при добавок та їх участі у процесі альдольної конденвиробництві пінопласту показав, що одержаний сації. У процесі альдольної конденсації карбаміпінопласт мав низькі фізико-хімічні та механічні доформальдегідної смоли (конденсаційного розвластивості. чину) з гідроксилвмісними оліго- або полімерами Ще одним недоліком є те, що цей спосіб певиникає утворення зшитої тримірної структури, що редбачає використання дорогого і дефіцитного містить карбонільні та метилольні групи. Покрапродукту органічної хімії - діоксидифенилпропану. щення фізико-хімічних властивостей КФС досягаКрім того, діоксидифенилпропан відноситься до ється за рахунок використання поряд з гідроксилтоксичних органічних сполук. вмісними оліго- або полімерами багатоатомного Використання таких смол у виробництві піноспирту (гліцерину, етиленгліколю тощо), що викопластів утримується перш за все їх токсичністю, нують роль внутрішньомолекулярного пластифіт.т. наявністю вільного формальдегіду у готовому куючого агента, який забезпечує процес ковзання виробі, що непрореагував при поліконденсації та лінейних ланцюгів смоли відносно один одного. утворені його (вільного формальдегіду) внаслідок Введення водного розчину аміаку на останній наявності у полімері метилольних груп і метиленстадії доконденсації сприяє припиненню подальефірних зв'язків. шої конденсації смоли у бік утворення тримірної Тому проблема зниження виділення вільного структури. Запропонований спосіб включає настуформальдегіду як при виробництві пінопластів, так пні стадії: і у процесі експлуатації у промислових будівлях та - конденсації карбаміду з попередньо нейтраспорудах, а також використання тепло- або звуколізованим водним розчином аміаку формальдегіізоляції є надто актуальною. дом у середовищі зі змінною кислотністю при наВ основу запропонованого винаходу поставгріванні до температури 98°С; лена задача створення способу одержання карба- охолодження до температури 62-85°С; мідоформальдегідної смоли, в якому шляхом змі- введення багатоатомного спирту; ни умов проведення процесу, зокрема - вакуум-сушіння; використання нових речовин, забезпечується мо- тристадійної і більше доконденсації смоли з жливість зв'язування вільного формальдегіду та додатковою кількістю карбаміду та введення на покращити її фізико-хімічні властивості. останній стадії доконденсації водного розчину аміПоставлена задача вирішується тим, що у віаку; домому способі одержання карбамідоформальде- модифікації смоли з гідроксилвмісним олігогідної смоли, що включає конденсацію карбаміду з міром або 1-5%-ним водним розчином гідроксилвформальдегідом у середовищі зі. змінною кислотмісного полімеру; ністю при нагріванні до температури 98°С у прису- охолодження; тності модифікуючої добавки, вакуум-сушіння, - злив готового продукту. охолодження, доконденсацію з додатковою кількіЗапропонований спосіб пояснюється наступстю карбаміду, згідно із запропонованим винахоними прикладами здійснення. Приклад 1. У тридом, після закінчення процесу конденсації суміш шийкову колбу з мішалкою, термометром та зворотним холодильником завантажують 234г 37%охолоджують до 62-85°С та вводять модифікуючу добавку, у якості якої використовують багатоатомного розчину формальдегіду з рН 3,4. Додають 11г 25%-ного розчину аміаку для підвищення рН розний спирт, доконденсацію здійснюють у три та бічину до 7,9. Завантажують першу порцію карбамільше стадій, причому останню ведуть у присутноду в кількості 80г і розчин перемішують до повного сті водного розчину аміаку, а після доконденсації розчинення карбаміду. При цьому рН реакційної при температурі 30-45°С вводять гідроксилвмісний олігомер або 1-5%-ний водний розчин гідроксилвмаси підвищується до 8,4 коефіцієнт переломлення досягає 1,406. Далі реакційну масу нагрівають місного полімеру і процес ведуть до кінцевого модо температури 88-98°С, витримують при цій темлярного співвідношення карбамід: формальдепературі до досягнення в'язкості до 21 СП за віскогід:аміак 1:1,35-1,55:0,05-0,1. 5 67299 6 зоміром В3-4 (сопло діаметром 4мм). Далі нейтрааналогічно прикладу 1. Процес модифікації смоли лізують одержану форсечовину водним розчином з гідроксилвмісним полімером поводять при 35їдкого натру до рН 7,2 і охолоджують до 85°С та 45°С на протязі 20-30 хвилин. У якості гідроксилвпроводять модифікацію (внутрішньомолекулярну місного полімеру використовують ГПЦ у вигляді пластифікацію) шляхом завантаження 1,68г гліце3,0%-ного водного розчину у кількості 15г. Кінцеве рину на пртязі 8-10 хвилин і піддають вакуум уванмолярне співвідношення ідентичне прикладу 1. ню до досягнення в'язкості 35 СП. Далі проводять Приклад 6. У тришийкову колбу, оснащену мідоконденсацію шляхом введення другої порції шалкою, термометром і зворотним холодильником карбаміду у кількості 51г з витримкою на протязі завантажують 234г 37%-ного водного розчину фо20-25 хвилин при 63-73°С, додають 51г третьї рмальдегіду з показником рН 3,2 і нейтралізують порції карбаміду і витримують на протязі того ж 11г 25%-ним водним розчином аміаку, після 8-10 часу та температурі, після чого додають 25%-ний хвилинного перемішування встановлюється рН 8,1 водний розчин аміаку в кількості 5г і закінчують і коефіцієнт переломлення 1,407. У одержаному доконденсацію на протязі 20-25 хвилин при темрозчині розчиняють 83г карбаміду. Після повного розчинення карбаміду встановлюється рН 8,8 при пературі 52-57°С із співвідношенням карбамід : цьому коефіцієнт переломлення - 1,405. Реакційну аміак : 1 : 0,06-0,1. На кінцевой стадії після доконсуміш нагрівають до температури 88-98°С і проводенсації смоли додають ТЕТАМФ (ТУ-У-24104681296-032-2003) у кількості 6г при температурі дять конденсацію на протязі 35 хвилин до досягнення в'язкості 14 СП, нейтралізують їдким натром 30-45°С на протязі 2 годин. Далі охолоджують до до рН 6,2. Завантажують 1,61г гліцерину і прово28° і зливають. При цьому кінцеве молекулярне дять модифікацію на протязі 8-12 хвилин та проспіввідношення карбамід : формальдегід : аміак водять вакуум-сушіння до в'язкості 27 СП. Доконскладає 1 : 1,35 : 0,06. Одержана карбамідоформальдегідна смола відповідає ТУ- У6-05761672денсацію проводять на першій стадії з 55г карбаміду, на другій - з 23г карбаміду, після чого 186-2000. завантажують 7г аміачної води до кінцевого моляПриклад 2. Приготування конденсаційного рного співвідношення 1 : 1,45 : 0,08. Модифікацію розчину, конденсацію, модифікацію гліцеріном, совиолом проводять аналогічно прикладу 1 у вивакуум-сушіння, доконденсацію смоли провадять аналагічно прикладу 1. Процес модифікації одергляді 5,0%-ного водного розчину. Приклад 7. Конденсацію, модифікацію гліцежаної смоли з гідроксилвмісним полімером проворином, сушіння і доконденсацію проводять аналодять при температурі 30-40°С на пртязі 20-30 хвигічно прикладу 6. Після доконденсації проводять лин У якості гідроксилвмісного полімеру модифікацію смоли ТЕТАМФ аналогічно прикладу використовують совіол (10-25 масю% ацетатних груп), ГОСТ 10779-78, у виді 3%-ного водного роз1, який береться у кількості 5г. Кінцеве молярне співвідношення складає 1 : 1,45:0,08. чину, кількістю 17г. Кінцеве молярне співвідноПриклад 8. Реакційну суміш готують як в пришення 1 : 1,35 : 0,06. Приклад 3. Приготування конденсаційного кладі 6, нагрівають до температури 88-98°С і пророзчину, конденсацію, модифікацію гліцерином, водять конденсацію на протязі 1 години 10 хвилин вакуум-сушіння, доконденсацію смоли проводять до досягнення в'язкості 19 СП. Після нейтралізації аналогічно прикладу 1. Процес модифікації смоли завантажують 1,68г етиленгліколю, смолу підсуз гідроксилвмісним полімером поводять при 30шують до в'язкості 39 СП, після чого завантажують 45°С на протязі 20-30 хвилин. У якості гідроксилвдля доконденсації другу порцію карбаміду - 34г, місного полімеру використовують суль фацел, ТУтретю - 50г і 10г аміачної води до досягнення кін2231-гидроксиєтил-целюлоза 013-32957739-01 у цевого молярного співвідношення карбамід : форвиді 3,0%-ного водного розчину у кількості 17г. мальдегід : аміак 1 : 1,40 : 0,09. Після доконденсаКінцеве молярне співвідношення 1 : 1,35 : 0,06. ції завантажують совіол у вигляді 1%-ного водного Приклад 4. Приготування конденсаційного розчину і кількості 20г та проводять модифікацію розчину, конденсацію, модифікацію гліцеріном, смоли аналогічно прикладу 1. вакуум-сушіння, доконденсацію смоли проводять Приклад 9. Приготування конденсаційного аналогічно прикладу 1. Процес модифікації смоли розчину, конденсацію, модифікацію, вакуумз гідроксилвмісним полімером поводять при 40сушіння, доконденсацію смоли проводять аналогі55°С на протязі 20-30 хвилин. У якості гідроксилвчно прикладу 8. Після доконденсації модифікують місного полімеру використовують КМК, ТУ 2385смолу ТЕТАМФ аналогічно прикладу 1, що взятий 32957739-99, у вигляді 3,0%-ного водного розчину у кількості 6г. Кінцеве молярне співвідношення у кількості 15г. Кінцеве молярне співвідношення ідентичне прикладу 8, а саме 1 : 1,40 : 0,09. ідентичне прикладу 1. Аналіз фізико-хімічних показників якості смоли, Приклад 5. Приготування конденсаційного одержаної за прикладами 1-9, у порівнянні з пророзчину, конденсацію, модифікацію гліцерином, тотипом наведений у таблиці. вакуум-сушіння, доконденсацію смоли проводять 7 67299 8 Таблиця Найменування показників Норми показників смоли згідно прикладам По прототипу 53,3 53,8 53,4 52,8 53,5 54,5 54,2 53,6 53,0 66,0 0,11 0,05 0,12 0,17 0,06 0,10 0,10 0,15 0,15 0,18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Масова частка сухо го залишку, % Масова частка вільного формальдегіду Умовна в'язкість при 20±0,5°С по віскозиме- 15 19 17 16 18 17 13 21 23 45 тру 133-246 (В 3-4) с d сопла СП 4мм Концентрація водневих іонів (рН) 8,0 8,2 8,1 7,9 8,1 8,5 8,3 8,0 6,1 7,7 Час желатинізації 58 64 55 52 60 74 68 52 50 170 при 20±0,5°С Зміщуваність з водою при 20±0,5°С у спів-повнаповнаповнаповнаповнаповнаповнаповнаповна повна відношенні 1:2 Як виникає з наведених прикладів, в результаті здійснення запропонованого способу, одержують малотоксичну карбамідоформальдегідну смолу типу КФ-МТ з масовою часткою сухого залишку 50-55%, в'язкістю 13-23 СП, вмістом вільного формальдегіду не вище 0,16% та повною розчинністю у воді при (20+0,5)°С, у співвідношенні 1 : 2. Аналіз проведення дослідів показав, що за рахунок процесу альдольної конденсації сумісних із смолою оліго-або полімерів, які містять гідроксильні групи, дозволяє одержати КФ-МТ із значно меншою кількістю вільного формальдегіду у порівнянні з прототипом. Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко Надто великий ефект досягається при використанні триетилентетрамінметилфенолу, гідроксипропілцелюлози та совіолу (що містить 10-25мас.% ацетатних груп). Крім цього, за рахунок введення у смолу гідроксилвмісних оліго- або полімерів, готовій смолі надаються гідрофобізуючі властивості. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі 1. А.с. СССР №355189. 2. Патент РФ №2045541. 3. Патент РФ №2059663. 4. Патент РФ №2051926 (прототип). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601